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双胞胎宇航员研究揭示空间旅行压力

来源:中国科学报 作者: 2017-2-7

摘要: NASA宇航员Scott Kelly (左)与Mark Kelly。图片来源:Pat Sullivan/AP Photo来自美国宇航局(NASA)史无前例的双胞胎研究的初步结果,详细分析了宇航员Scott Kelly(曾在太空中连续停留近一年时间)及其同卵双生兄弟Mark Kelly之间的遗传学差异。在Scott进入太空之前、期间和之后进行的测量揭示了其基因表达、脱氧核糖核......


NASA宇航员Scott Kelly (左)与Mark Kelly。

图片来源:Pat Sullivan/AP Photo

来自美国宇航局(NASA)史无前例的双胞胎研究的初步结果,详细分析了宇航员Scott Kelly(曾在太空中连续停留近一年时间)及其同卵双生兄弟Mark Kelly之间的遗传学差异。在Scott进入太空之前、期间和之后进行的测量揭示了其基因表达、脱氧核糖核酸(DNA)甲基化和其他生物学标记发生的变化,而这很有可能归因于他在轨道上度过的时光。

纽约市维尔康奈尔医学院遗传学家Christopher Mason指出,从双胞胎的染色体长度到他们肠道中的微生物,“几乎每个人都报告说看到了差异。”Mason和其他项目科学家在1月26日于得克萨斯州加尔维斯顿召开的NASA人类研究计划的一次会议上报告了初步研究结果。Mason说:“这些数据是如此新鲜,以至于它们中的一部分来自于测序机器之外。”

Scott去年3月结束了在国际空间站为期约一年的任务并返回地球,他这次任务中的一项重要内容就是参与这项双胞胎研究。科研人员在Scott执行这次任务之前、期间和之后,采集了他的血液等生物样本,然后与从Mark身上采集的样本进行对比,分析太空飞行对人类遗传物质和肠道微生物等多方面的影响。

NASA近日公布的初步研究结果中已有不少发现,如在太空执行任务期间,Scott的染色体端粒与Mark相比变得更长,这与此前科研人员的预计恰恰相反。但是在Scott返回地面后,端粒长度很快恢复到太空飞行前水平。端粒是染色体末端的结构,被认为与人类寿命有关。为进一步了解太空飞行对人类染色体端粒的影响,科研人员已对另外一些宇航员展开相关研究。

另外,Scott与Mark之间在基因表达方面也出现明显差异。虽然同卵双胞胎有同样的基因组,但由于环境差异等原因,各种基因的表达程度会不同,从而导致生理差异。在地球上,饮食和睡眠等方面的环境不同会导致同卵双胞胎之间出现这种差异,但Scott与Mark之间表现出了比通常情况更为明显的差异。研究人员认为这或许与Scott在太空中长期食用冷冻干燥食品以及在太空漂浮状态睡眠有关。

NASA称,对这项双胞胎研究所获数据的分析还需相当长时间,由于相关数据涉及个人隐私等问题,最终可能不会公布完整数据。

Scott与Mark出生于1964年2月21日,都曾是宇航员,现在都已退役。Scott的太空经历更丰富,在太空执行任务时间共计520天,是在太空停留时间最长的美国宇航员。Mark则在2001年至2011年间执行过4次共计54天的太空飞行任务。由于这对兄弟有相同基因组以及相似生活经历,NASA专门设计了这项双胞胎研究,相关结果有助于人类深入探索太空。

个性化医疗有望为NASA在长时间宇宙航行中如何保持宇航员身体健康提供帮助,其中包括未来的火星探测之旅。例如,美国国家科学、工程和医学院在1月6日表示,NASA打算利用基因测试筛查宇航员候选者的癌症易感性。

无论如何,这项研究可谓是迄今为止进行的最为细致的分子分析工作,并涉及了一些最严苛的环境。项目组成员之一、马里兰州巴尔的摩市约翰斯霍普金斯大学医学院遗传学家Andrew Feinberg表示:“这项研究最重要的是表明了我们有能力完成这样的工作。”他说:“我不认为人们会以为在太空中对宇航员进行基因组学研究是非常容易的。”


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